Lightweight Cryptography: A Solution to Secure IoT

In Internet of Things (IoT), the massive connectivity of devices and enormous data on the air have made information susceptible to different type of attacks. Cryptographic algorithms are used to provide confidentiality and maintain the integrity of the information. But small size, limited computational capability, limited memory, and power resources of the devices make it difficult to use the resource intensive traditional cryptographic algorithms for information security. In this scenario it becomes impertinent to develop lightweight security schemes for IoT. A thorough study on the lightweight cryptography as a solution to the security problem of resource-constrained devices in IoT has been presented in this work. This paper is a comprehensive attempt to provide an in-depth and state of the art survey of available lightweight cryptographic primitives till 2019. In this paper 21 lightweight block ciphers, 19 lightweight stream ciphers, 9 lightweight hash functions and 5 variants of elliptic curve cryptography (ECC) has been discussed i.e. in total 54 LWC primitives are compared in their respective classes. The comparison of the ciphers has been carried out in terms of chip area, energy and power, hardware and software efficiency, throughput, latency and figure of merit (FoM). Based on the findings it can be observed that AES and ECC are the most suitable for used lightweight cryptographic primitives. Several open research problems in the field of lightweight cryptography have also been identified.

     

机载电子装备轻量化设计初步研究

机载电子装备日益复杂化,飞机平台资源的有限性迫切要求其开展有效的轻量化工作。从系统顶层设计、总体布局、硬件设计、新型材料等方面论述了如何在机载电子装备研制过程中开展轻量化工作,对当前实际工程开展轻量化工作具有一定的指导意义。     

基于J2EE的网络信息系统轻量级开发方案的研究

随着信息化的发展,基于大型网络信息系统的复杂性与应变能力弱的特点,出现了许多相应的解决方案。在研究目前系统开发技术和规律的基础上,分析和阐述一种轻量级开发的概念和原则,给出系统实现的技术模式,并以Spring,Struts,Hibernate技术框架的整合构建系统整体的工作流机制,展示轻量级开发的优势。实践证明,轻量级开发降低了系统开发的难度,提高了代码复用性,使系统具有良好的可维护性和可扩展性。     

Lightweight Chaos-Based Nonlinear Component of Block Ciphers

Chaos influence different fields of science and technology. The development of sciences is at peak expected to the rapid broadcast of information with the smart machine in constrained resources atmosphere. With the help of our smartphone, we can easily access the information within no time and with much ease. This ease makes our information open and can be accessed from the web or misuse by any person. To secure our information on the internet of things (IOTs), lightweight cryptographic algorithms were introduced. We offered an efficient lightweight confusion component scheme constructed on the composition of chaotic iterative maps. The proposed chaotic lightweight substitution box (S-box) offers decent cryptographic characteristics. The suggested chaotic S-box is used for adding a confusion layer in small lightweight block cipher algorithms. The outcome of cryptographic characteristics displays that the anticipated chaotic Substitution box is appropriate for the lightweight block cipher in a constrained source environment.

     

空间反射镜结构轻量化设计

随着空间光学遥感器分辨率的提高,反射式光学遥感器主镜口径不断增大,反射镜受微重力和温度的影响更加突出,对反射镜的结构进行轻量化设计已经成为空间大口径反射镜工程的关键技术。从反射镜结构轻量化的角度出发,对国内外空间光学遥感器反射镜的镜体结构和轻量化孔技术进行了系统的总结和评述,分析了轻型空间反射镜技术的现状和发展趋势,为反射镜的镜体轻量化设计提供了一定的参考依据和新思路。     

机载红外成像系统主支撑结构新型轻量化设计方法与应用

由于载机负载有限,质量一直是机载成像系统结构设计时的关键指标。主支撑结构作为机载成像系统中光学系统的主承力结构,必须进行轻量化设计。但是,以往机载成像系统主支撑结构轻量化设计方法主要包括选择比刚度高的金属材料、优化框架结构布局、调整壁厚、增加减重槽等具体措施。由于金属材料的密度和线膨胀系数较高,这种轻量化设计方法的轻量化程度不高,且有时无法满足高精度光学系统无热化设计的要求。因此,提出了一种复合材料与金属材料相结合的新型轻量化设计方法,利用更低密度、更低线膨胀系数的碳纤维复合材料作为主支撑结构成型材料,钛合金作为对外接口材料,并以质量最轻为目标、基频为约束进行了参数优化设计,最后采用预浸料制造与铺放方法获得了更高轻量化、更优尺寸稳定性的主支撑结构。通过数值计算、仿真分析与振动试验对新方法的有效性进行了验证,结果表明:新型轻量化主支撑系统基频为425 Hz;质量为10.5 kg,轻量化率为33.5%;60 ℃均匀温升时轴向光学间隔变化量为0.021 mm,降低了84.9%。研究结果表明:新型轻量化设计方法合理、有效,解决了结构轻量化与光学无热化设计的难题,并应用到长焦距大口径机载红外成像系统中。     

面向垂直行业的N4接口解耦技术

为了满足5G网络服务垂直行业场景下对边缘UPF轻量化、低成本和灵活部署的需求,需要推动支持N4接口解耦和轻量化UPF.首先对UPF进行了功能简化和分级,并提出分档容量和性能要求,然后对N4接口实现模型及流程进行了介绍,明确了轻量化UPF功能要求、N4接口解耦技术要求,可有效地指导UPF产品开发,加速产业成熟,最后对支持...     

某机载光电系统主镜的轻量化设计与分析

为了达到某新型机载光电系统的轻小型化要求,对共孔径组件中ΦΦ445 mm的主镜开展了轻量化设计。首先,对比分析了多种轻量化形式特点,确定了主镜材料和结构形式。然后,以主镜轻量化率和面形精度为目标,综合理论计算与有限元分析手段,对相关参数进行迭代优化,确定出镜厚为68 mm,面板厚度为6 mm,筋板厚度为4 mm,优化后轻量化率达62 %。接着,对主镜开展工程分析,在1 g重力作用下,单一主镜光轴竖直时RMS达1.13 nm,光轴水平时RMS达0.23 nm,冲击振动下最大局部应力为0.19 MPa,组件状态下主镜RMS达11.67 nm,各项指标均满足设计要求。最后,借助干涉仪对实物主镜进行光学检测,面形精度RMS实测值为15.19 nm,进而验证了轻量化设计分析的准确性。     

An extremely lightweight fuselage-integrated phased array for airborne applications

A design of a lightweight low volume electronically scanned antenna is described. This antenna, besides being the radiating aperture, serves as a load-sharing fuselage panel in a small weight-sensitive remotely piloted vehicle (RPV). A demonstration array incorporating the microstrip radiating elements, stripline feed circuit, and microstrip-line p-i-n diode phase shifters was assembled to evaluate the electrical characteristics and scanning capabilities of the array. The demonstration array was tested on the antenna range and operated successfully as part of a radar/communication subsystem demonstration. An eight-element lightweight section of the demonstration array was subsequently designed and fabricated in a modern production facility utilizing numerically controlled machines and state-of-the-art printed circuit board etching and plating equipment. Successful operation of this lightweight section sufficiently demonstrated that a lightweight and low volume electronically steerable phase-array antenna can be fabricated and integrated into a structural panel in production quantities.     

基于MVC架构的轻量级工作流引擎研究与设计

为了克服传统工作流引擎的不足,设计基于MVC架构的轻量级工作流引擎,搭建了由客户层、表示逻辑层、持久层和数据库服务层组成的多层次工作流管理系统的整体架构,该引擎集成在引擎控制器中,通过引擎控制器控制任务的流转,并详细地介绍轻量级工作流引擎各个功能组件,能根据需要灵活的添加和裁减各种组件来扩展工作流引擎的功能,并且基于引擎的系统可以根据具体需求灵活地定制于不同领域的工作流管理系统中。     

基于系统工程的复杂电子装备轻量化策略

电子装备是一个涉及机、电、热、控制、磁多学科的复杂综合产品,其轻量化是一个系统工程。文中基于系统工程理念,并结合多年电子装备轻量化工程实践,从系统功能融合、设备硬件整合、功能结构一体化、数字样机应用、轻质高强度材料应用和拓扑优化技术等多维度给出了电子装备轻量化实施策略与实现途径,探索出了一条适合复杂电子装备轻量化的工程解决方案。     

基于云原生的轻量级5GC产品及关键技术

随着 5G 技术的发展，使能千行百业的 5G 专网显露出巨大的市场商机，基于云原生的轻量级 5GC产品是5G行业专网的核心组成部分。使用云原生技术进行设计与开发部署的轻量级5GC产品能最大程度地实现轻量级 5GC 的敏捷开发、快速部署、资源按需定制以及业务灵活创新。分析基于云原生的轻量级 5GC产品定义、需求、应用情况与产业情况，提出基于云原生的轻量级5GC产品设计方案，包括产品能力、部署模式与商业模式，并剖析关键技术，包括架构轻量化、运营轻量化、多协议接入、高可用容灾技术。     

基于YOLO的轻量红外图像行人检测方法

红外图像中行人的快速检测一直是计算机视觉领域的热点和难点。针对红外图像行人目标检测算法检测速度和检测精度难以平衡,算法模型体积较大,在中低性能设备中难以部署和实时运行的问题,提出了一种基于YOLO算法的轻量红外图像行人检测方法。在分析了MobileNet-v3等轻量网络在YOLO-v3算法上的性能和特点之后,该方法提出了引入注意力机制的轻量特征提取网络(CSPmini-a)、特征融合模块和解耦检测端分类回归结构三种改进措施,在满足网络模型轻量的情况下保证了一定的检测精度。实验表明,该方法有效的实现了红外图像行人目标检测的准确性和快速性。     

A Lightweight Authentication Protocol for Low-Cost RFID

As low-cost RFIDs with limited resources will dominate most of the RFID market, it is imperative to design lightweight RFID authentication protocols for these low-cost RFIDs. However, most of existing RFID authentication protocols either suffer from some security weaknesses or require costly operations that are not available on low-cost tags. In this paper, we analyze the security vulnerabilities of a lightweight authentication protocol recently proposed by Li et al. (2006), and then propose a new lightweight protocol to improve the security and to reduce the computational cost for identifying a tag from O(n) to O(1).     

基于轻量云模型的 WSN 不确定性信任表示方法简

参考云模型定性定量不确定性转换特性,设计了适用于WSN的轻量云模型,使用此模型对直接信任、间接信任、推荐行为的信任进行全面的不确定性表示。轻量云模型计算简单,每一个WSN节点均可独立建立轻量云模型,并对邻居节点信任情况进行全面的评估,从而发现WSN应用中的安全问题。实验结果表明,该方法克服了传统信任管理框架中敏感度与容忍度之间的矛盾,既保证了多种异常情况的高容忍度,又具备较敏感的攻击识别能力。     

Anchor-free轻量级红外目标检测方法（特邀）

针对红外目标的特点,提出了一种anchor-free轻量级红外目标检测方法,提高了嵌入式平台对红外目标的检测能力。针对计算资源有限的平台,提出了一种新的轻量级卷积结构,引入非对称卷积增强标准卷积的特征表达能力,同时有效减少参数和计算量。设计并行多路特征通道,经过通道拼接生成丰富的特征,结合注意力模块和Channel Shuffle构建轻量级特征提取单元。增加SkipBranch促进浅层信息向高层传递,进一步丰富高层特征。在FLIR数据集进行实验验证,设计的轻量级网络结构精度为81.7% ,超过了 YOLOv4-tiny,但模型参数量减少了75.0%、计算量下降了71.1%,并且推理时间压缩了91.3%,能够满足嵌入式平台红外目标的实时检测需求。     

融合多尺度信息和跨维特征引导的轻量行人检测

针对复杂道路场景下行人检测精度与速度难以提升的问题,提出一种融合多尺度信息和跨维特征引导的轻量级行人检测算法。首先以高性能检测器YOLOX为基础框架,构建多尺度轻量卷积并嵌入主干网络中,以获取多尺度特征信息。然后设计了一种端到端的轻量特征引导注意力模块,采用跨维通道加权的方式将空间信息与通道信息融合,引导模型关注行人的可视区域。最后为减少模型在轻量化过程中特征信息的损失,使用增大感受野的深度可分离卷积构建特征融合网络。实验结果表明,相比于其他主流检测算法,所提算法在KITTI数据集上达到了71.03%的检测精度和80 FPS的检测速度,在背景复杂、密集遮挡、尺度不一等场景中都具有较好的鲁棒性和实时性。     

轻量级大规模智能光网络控制平面模拟器

设计了一个智能光网络控制平面模拟器,给出了研究和分析大规模智能光网络的一种轻量级的解决方案.阐述了其需求,设计以及实现,并分析了其性能.通过分析和比较,显示模拟器具有保真度高,轻量级等特性,使得在有限资源条件下模拟大规模智能光网络成为可能.     

基于轻量级架构的《面向服务架构》课程系统设计与实现

软件架构体系作为软件复用的必要方式,就其核心技术IOC以及AOP等,对Spring这样一个轻量级的J2EE强大框架做了详细的论述,采用轻量级Web框架Struts＋Spring＋Hibernate对《面向服务架构》课程的管理信息系统的设计和实现做了详细的介绍,采用远程教学,有利于学生的学习和交流。